JP2014126368A - タイヤセンサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】安価な加速度センサを用いて車両の走行停止判定を精度良く行うことができるタイヤセンサユニットを提供すること。
【解決手段】タイヤセンサユニット３は、加速度センサ１３を有する。また、タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３の検出した加速度値に基づいて、車両が走行状態か停止状態にあるかを判定する機能と、完全停止状態にあるか否かを判定する機能を持つ。センサユニットコントローラ１４は、加速度値が走行停止判定用閾値を下回る状態が所定時間以上継続した場合、複数の加速度値の最大値と最小値の差分が、加速度センサ１３の繰り返し誤差の範囲内にあるときは車両が完全停止状態にあると判定する。さらに、センサユニットコントローラ１４は、車両が完全停止状態にあると判定すると、加速度センサ１３に予め存在するオフセット公差を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の車輪に設けられたタイヤセンサユニットに関する。

車両に設けられたタイヤの状態を運転者が車室内で確認できるようにするための装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。タイヤ状態監視装置は、車両の車輪にそれぞれ装着される複数のタイヤセンサユニットと、車両の車体に搭載される受信機とを備えている。各タイヤセンサユニットは、タイヤ内の圧力等を検出し、検出されたタイヤの状態を示すデータを含む信号を受信機に向けて無線送信する。

このようなタイヤ状態監視装置のタイヤセンサユニットとして、例えば特許文献１のように、加速度センサによって車両の走行状態を判定する送信機がある。送信機では、加速度センサにて車両の加速度値を検出し、この加速度値に基づいて車両が走行状態であるか否かを判定している。車両の走行状態を把握することにより、車両が走行している場合のみ検出したタイヤ内の圧力を受信機に送信し、送信機の電池の省電力化を図っている。

特開２００８−３７７１５号公報

ところが、近年は安価な加速度センサを用い、車両の走行停止判定を精度良く行うことが望まれている。
本発明の目的は、安価な加速度センサを用いて車両の走行停止判定を精度良く行うことができるタイヤセンサユニットを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載のタイヤセンサユニットは、車両の車輪と共に回転して、加速度値を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出した加速度値を、予め設定された走行停止判定用閾値と比較して前記車両が走行状態か停止状態かを判定する機能と、前記加速度センサの検出した加速度値に基づいて前記車両が完全停止状態にあるか否かを判定する機能を持つ制御部と、を有し、前記制御部は、前記加速度値が前記走行停止判定用閾値を下回る状態が所定時間以上継続した場合、前記加速度センサによって検出された複数の加速度値の最大値と最小値の差分が、前記加速度値の繰り返し誤差の範囲内にあるときは、前記車両が前記完全停止状態にあると判定し、前記車両が前記完全停止状態にあると判定すると、前記加速度センサに存在するオフセット公差を補正する。

これによれば、制御部は、車両が完全停止状態にある場合に、加速度センサの検出した加速度値を用いてオフセット公差を補正する。加速度センサの検出した加速度値は、車両の完全停止時には車輪の回転による影響を受けないため、オフセット公差の補正を精度良く行うことができる。そして、オフセット公差を補正することで、安価なの加速度センサを用いても、車両の走行停止判定を精度良く行うことができる。

また、前記制御部は、前記加速度センサがいずれの位置にあるかに関わらず、前記加速度値をゼロとみなすように前記オフセット公差を補正する。
これによれば、より精度の高いオフセット公差を得ることができる。

本発明によれば、安価な加速度センサを用いて車両の走行停止判定を精度良く行うことができる。

タイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。 図１のタイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 車両の状態と加速度値との関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）は車輪と加速度センサの位置と加速度値を示す図。

以下に、タイヤ状態監視装置のタイヤセンサユニットを具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。各車輪２は、ホイール部５と、このホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。

各タイヤセンサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ内圧力、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態データ信号（以下、データ信号と称する）を無線送信する。

図２に示すように、各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、加速度センサ１３、制御部としてのセンサユニットコントローラ１４、及びＲＦ送信回路１６を備え、図示しない電池からの電力によって動作する。圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（タイヤ内圧力）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度（タイヤ内温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。

センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ及び記憶部１４ａ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部１４ａには各タイヤセンサユニット３に固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各タイヤセンサユニット３を受信機ユニット４において識別するために使用される情報であり、センサユニットコントローラ１４からの送信信号に含められる。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ内圧力データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、センサユニットコントローラ１４からのデータを送信アンテナ１８から無線送信する。

図１に示すように、受信機ユニット４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの電力によって動作する。受信機ユニット４は、車体の任意の箇所に配置された受信アンテナ３２を備えており、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じてデータ信号を受信して、その受信した信号を処理する。

受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、ＲＦ受信回路３５を備え、さらに、表示器３８を備えている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部３３ａ（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット４の動作を統括的に制御する。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて受信されたデータ信号（変調信号）を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのデータ信号に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３に対応するタイヤ６のタイヤ内圧力及びタイヤ内温度を把握する。受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ内圧力及びタイヤ内温度に関する情報等を表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。

図２に示すように、タイヤセンサユニット３に備えられた１軸の加速度センサ１３は、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものであり、加速度値を計測するとともに、その加速度値に応じたデータ信号を発生して出力する。そして、加速度センサ１３により、車輪２の遠心方向の遠心加速度が検出されるようになっている。このため、車両１において、停止状態から車速が上がるに連れて、加速度値は徐々に大きくなっていき、車速が下がり、停止状態に近付くに連れて、加速度値は徐々に小さくなっていく。

加速度センサ１３は、加速度センサ１３そのものの製造公差、経時間変化等を加味した誤差（以降、オフセット公差と記載）と、同じ固体、同じ環境で複数回繰り返し計測したときの誤差（以降、繰り返し誤差と記載）によって、加速度センサ１３の精度が規定されている。

次に、タイヤセンサユニット３の作用を記載する。まず、車両１の状態に伴う加速度値の変化について説明する。
図３のグラフに示すように、車両１が完全に停止した状態を完全停止状態とし、完全停止せず、低速又は高速にかかわらず走行している状態を走行状態とする。加速度センサ１３は、所定時間おきに加速度値を検出し、センサユニットコントローラ１４は、加速度値に基づいて走行停止判定を行う。この走行停止判定では、実際には車両１が走行状態にあっても、オフセット公差を加味した走行停止判定用閾値によって、センサユニットコントローラ１４が低速時でも停止と判定する場合がある（図３のａ点〜ｂ点の間、及びｃ点〜ｄ点の間）。

なお、オフセット公差を加味した走行停止判定用閾値とは、規定されたオフセット公差に、タイヤセンサユニット３の位置の［±１Ｇ］を加味して設定された閾値のことである。例えば、オフセット公差が［＋５Ｇ］と規定されている場合、図４（ｃ）に示す場合では、加速度センサ１３での検出値は重力分を加味して［＋６Ｇ］となる。このとき、走行停止判定用閾値は［＋６Ｇ］より大きく設定する必要があり、走行停止判定用閾値が［＋６Ｇ］より小さいと、停止状態でも走行と判定してしまうからである。

また、本実施形態において、加速度センサ１３の繰り返し誤差が「±０．３Ｇ」に規定された場合、繰り返し誤差の範囲は、−０．３Ｇ〜＋０．３Ｇであることから、繰り返し誤差の値は、０．６Ｇとなる。例えば、図３のグラフの拡大図に示すように、車輪２の無回転時に、加速度センサ１３の検出する加速度値Ａは、−０．３Ｇ〜＋０．３Ｇの間で検出される。また、車輪２が緩やかに回転している時は、加速度センサ１３の検出する加速度値Ｂは、−１Ｇ〜＋１Ｇの間で検出される。なお、繰り返し誤差の値は、記憶部１４ａに記憶されている。

さて、通常時、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３から入力した加速度値、オフセット公差、繰り返し誤差、走行停止判定用閾値を用いて走行停止判定を行う。具体的には、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３の検出した加速度値と、走行停止判定用閾値を比較して、検出した加速度値が走行停止判定用閾値より下回っている場合は、車両１が停止状態にあると判定する。なお、センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ａには、予め設定された走行停止判定用閾値が記憶されている。

センサユニットコントローラ１４は、車両１の停止判定が長時間（所定時間）継続した場合、車両１が完全停止しているか否かを判定する。すなわち、加速度センサ１３から入力した１０回の加速度値が、繰り返し誤差の範囲内に入っているか否かを判定する。

具体的には、加速度センサ１３は、加速度値をセンサユニットコントローラ１４に１０回連続で出力する。このときの加速度値を、１回目［３．１Ｇ］、２回目［２．８Ｇ］、３回目［２．９Ｇ］、４回目［３．１Ｇ］、５回目［２．８Ｇ］、６回目［２．９Ｇ］、７回目［３．１２Ｇ］、８回目［２．９５Ｇ］、９回目［３．１５Ｇ］、１０回目［２．９Ｇ］とする。

次に、センサユニットコントローラ１４は、加速度値の最大値と最小値を取得する。本実施形態では、加速度値の最大値は［３．１５Ｇ］、最小値は［２．８Ｇ］となる。そして、センサユニットコントローラ１４は、加速度値の最大値と最小値の差分「３．１５−２．８＝０．３５」を算出するとともに、この差分［０．３５Ｇ］と繰り返し誤差の値［０．６Ｇ］との大小を比較する。

差分［０．３５Ｇ］は、繰り返し誤差の値［０．６Ｇ］より小さくなっていることから、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３によって検出される加速度値が、繰り返し誤差の範囲内にあると判定し、車両１が完全停止状態にあると判定する。

センサユニットコントローラ１４は、車両１が完全停止している場合は、タイヤセンサユニット３（加速度センサ１３）が、図４（ａ）〜（ｃ）のようないずれの位置で停止していたとしても、加速度値を０Ｇに補正する。具体的には、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３による検出結果の精度を高めるため、加速度センサ１３の１０回の計測値を平均した値を算出する。本実施形態では、加速度値の平均値は［２．９７Ｇ］となる。センサユニットコントローラ１４は、この平均値［２．９７Ｇ］を０Ｇとみなし、２．９７Ｇを０Ｇに補正するための差分である［−２．９７Ｇ］を加速度センサ１３のオフセット補正値とする。

このとき、加速度センサ１３は、タイヤセンサユニット３が車輪２のどの位置で停止したかわからないため、±１Ｇの公差を持つことになる。すなわち、前述の１０回の計測で得られた加速度値が、図４（ａ）の位置で行われて得られた値だとすると、期待値としてオフセット値が−１Ｇになるのが望ましい。しかし、強制的に０Ｇとみなすため、加速度値は−１Ｇの期待値に対して０Ｇとなってしまう。しかしながら、本来、−１Ｇを検出するときに、２．９７Ｇと検出する加速度センサ１３の加速度値が０Ｇとなる。このため、３．９７Ｇ（２．９７Ｇ−（−１Ｇ））のオフセット公差を持つ加速度センサ１３が、＋１Ｇ（−０Ｇ−（−１Ｇ））のオフセット公差を持つ加速度センサ１３とみなして使用することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）センサユニットコントローラ１４は、車両１が完全停止状態にあると判定したとき、加速度センサ１３が検出した加速度値の平均値を強制的にゼロとみなすことでオフセット公差を算出する。よって、より精度の高いオフセット公差を得ることができ、安価な加速度センサ１３であっても車両１の走行停止判定を精度良く行うことができる。

（２）加速度センサ１３から得られる加速度値が、走行停止判定用閾値を下回っている状態が長時間継続した場合に、車両１が完全停止状態か否かを判定するようにし、オフセット公差を補正するようにした。このため、補正に使用される加速度センサ１３の連続計測は、長時間の停止状態が続いた状態にしか行わないため、毎回（数秒単位）、連続計測を行って走行停止判定を行う場合と比べると、タイヤセンサユニット３の電力消費を抑えることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、オフセット公差の補正の際、加速度センサ１３が複数回検出した加速度値の平均値を用いたが、平均値ではなく、複数回検出した加速度値の中間値等を用いてもよい。

○ 実施形態では、車両１の完全停止の判定の際、加速度センサ１３が１０回検出した加速度値を用いたが、加速度センサ１３の検出回数は、１０回に限られず、適宜変更してもよい。

○ 本発明は、タイヤ状態監視装置への適用に限定されるものではなく、車輪２の状態を監視する各種の装置に適用することができる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

（イ）前記タイヤセンサユニットは、前記車輪におけるタイヤの状態を検出するとともに検出したタイヤの状態を示すデータを含むデータを無線送信するタイヤセンサユニット。

（ロ）前記制御部は、車両が完全に停止した状態で複数回検出した前記加速度値の平均値を算出し、算出した平均値と同じ値を検出するときに前記加速度値をゼロとみなすように前記オフセット公差を補正するタイヤセンサユニット。

（ハ）車両に設けられた車輪のタイヤの状態を監視するために、前記車輪の前記タイヤ内に設けられるタイヤセンサユニット、及び前記車両の車体に設置される受信機ユニットを備えるタイヤ状態監視装置であって、前記タイヤセンサユニットは、請求項１、請求項２、及び技術的思想（イ）〜技術的思想（ロ）のうちいずれか一項にタイヤセンサユニットである。

１…車両、２…車輪、３…タイヤセンサユニット、１３…加速度センサ、１４…センサユニットコントローラ（制御部）。

Claims (2)

1. 車両の車輪と共に回転して、加速度値を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出した加速度値を、予め設定された走行停止判定用閾値と比較して前記車両が走行状態か停止状態かを判定する機能と、
   前記加速度センサの検出した加速度値に基づいて前記車両が完全停止状態にあるか否かを判定する機能を持つ制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記加速度値が前記走行停止判定用閾値を下回る状態が所定時間以上継続した場合、前記加速度センサによって検出された複数の加速度値の最大値と最小値の差分が、前記加速度値の繰り返し誤差の範囲内にあるときは、前記車両が前記完全停止状態にあると判定し、前記車両が前記完全停止状態にあると判定すると、前記加速度センサに存在するオフセット公差を補正することを特徴とするタイヤセンサユニット。
2. 前記制御部は、前記加速度センサがいずれの位置にあるかに関わらず、前記加速度値をゼロとみなすように前記オフセット公差を補正する請求項１に記載のタイヤセンサユニット。